JP2015026452A - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery.
従来より、電極とセパレータとの間に、電極保護層を設けたリチウムイオン二次電池が知られている。また、電極や電極保護層の形成時にはN−メチルピロリドンを用いることが知られている。 Conventionally, lithium ion secondary batteries in which an electrode protective layer is provided between an electrode and a separator are known. It is also known to use N-methylpyrrolidone when forming an electrode or an electrode protective layer.
しかしながら、従来の方法では、高速充放電特性が十分ではない。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高速充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 However, the conventional method does not have sufficient high-speed charge / discharge characteristics. This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the lithium ion secondary battery excellent in the high-speed charge / discharge characteristic.
本発明に係るリチウムイオン二次電池は、正極活物質を含む正極、負極活物質を含む負極、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータ、前記正極及び/又は前記負極と、前記セパレータとの間に配置された電極保護層、電解液、及び、前記正極、前記負極、前記セパレータ、前記電極保護層、及び前記電解液を収容する容器を備える。
そして、前記容器内におけるN−メチルピロリドンの全質量をA、前記負極活物質の質量をBとしたときに、50ppm≦A/B≦150ppmである。
The lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode and / or the negative electrode, and the separator. An electrode protective layer, an electrolytic solution, and a container for accommodating the positive electrode, the negative electrode, the separator, the electrode protective layer, and the electrolytic solution.
When the total mass of N-methylpyrrolidone in the container is A and the mass of the negative electrode active material is B, 50 ppm ≦ A / B ≦ 150 ppm.
本発明によれば、従来のN−メチルピロリドン(NMP)を用いたリチウムイオン二次電池に比して、高速充放電特性に優れる。残存NMP量が少ないために、N−メチルピロリドンに起因して負極表面に形成される膜が少なくなることが考えられる。この膜は電気抵抗成分となり、リチウムイオン二次電池の充放電特性に影響がある。 According to the present invention, the high-speed charge / discharge characteristics are excellent as compared with a conventional lithium ion secondary battery using N-methylpyrrolidone (NMP). Since the amount of residual NMP is small, it is considered that the film formed on the negative electrode surface due to N-methylpyrrolidone is reduced. This film becomes an electric resistance component and affects the charge / discharge characteristics of the lithium ion secondary battery.
また、前記N−メチルピロリドンは、前記電極保護層の製造に用いるスラリー中の溶媒に由来することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said N-methylpyrrolidone originates in the solvent in the slurry used for manufacture of the said electrode protective layer.
本発明によれば、高速充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion secondary battery excellent in the high-speed charge / discharge characteristic is provided.
本発明に掛かる実施形態の一例を、図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に掛かるリチウムイオン二次電池100(蓄電装置)は、電極組立体50、容器70、及び、電極組立体50に接続されたリード7、8を主として備えている。
An example of an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 100 (power storage device) according to the present embodiment mainly includes an
(電極組立体50)
電極組立体50は、負極10、正極20、セパレータ30、及び、電極保護層40をそれぞれ複数有している。負極10及び正極20が、これらの間にそれぞれセパレータ30が配置されつつ、交互に積層されている。また、負極10とセパレータ30との間、及び、正極20とセパレータ30との間に、それぞれ、電極保護層40が配置されている。
(Electrode assembly 50)
The
(負極10)
負極10は、負極金属箔12と、この負極金属箔12の両面に形成された負極活物質層14とを有している。負極金属箔12は、負極活物質層14が形成されていないタブ部12aを有する。
(Negative electrode 10)
The negative electrode 10 has a negative electrode metal foil 12 and a negative electrode
負極金属箔12は導電材料からなる。負極金属箔12の材料の例は、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅などの金属材料または導電性樹脂である。特に、負極金属箔12の材料として、銅が好適である。負極金属箔12の厚みは特に限定されないが、例えば、5〜25μmとすることができる。また、負極活物質層14の厚みも特に限定されないが、例えば、40〜100μmとすることができる。
The negative electrode metal foil 12 is made of a conductive material. An example of the material of the negative electrode metal foil 12 is a metal material such as stainless steel, titanium, nickel, aluminum, or copper, or a conductive resin. In particular, copper is suitable as the material for the negative electrode metal foil 12. Although the thickness of the negative electrode metal foil 12 is not specifically limited, For example, it can be set to 5-25 micrometers. Moreover, the thickness of the negative electrode
負極活物質層14は、負極活物質、バインダを含み、必用に応じて導電助剤を含むことができる。
The negative electrode
負極活物質の例は、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素質材料、リチウムと合金化可能な元素、リチウムと合金化可能な元素を有する元素化合物、あるいは高分子材料である。
炭素質材料の例は、難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭あるいはカーボンブラック類である。ここで、有機高分子化合物焼成体とは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。
リチウムと合金化可能な元素の例は、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Ti、Ag、Zn、Cd、Al、Ga、1n、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Biである。中でも、リチウムと合金化可能な元素は、珪素(Si)または錫(Sn)であるとよい。
リチウムと合金化可能な元素を有する元素化合物の例は、ZnLiAl、AlSb、SiB4、SiB6、Mg2Si、Mg2Sn、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0<v≦2)、SnOw(0<w≦2)、SnSiO3、LiSiOあるいはLiSnOである。リチウムと合金化反応可能な元素を有する元素化合物の例は、珪素化合物または錫化合物であることがよい。珪素化合物の例は、SiOx(0.5≦x≦1.5)である。錫化合物は、例えば、スズ合金(Cu−Sn合金、Co−Sn合金等)などが使用できる。高分子材料の例は、ポリアセチレン、ポリピロールである。
Examples of the negative electrode active material are a carbonaceous material that can occlude and release lithium, an element that can be alloyed with lithium, an elemental compound that has an element that can be alloyed with lithium, or a polymer material.
Examples of the carbonaceous material are non-graphitizable carbon, artificial graphite, coke, graphite, glassy carbon, organic polymer compound fired body, carbon fiber, activated carbon, or carbon black. Here, the organic polymer compound fired body refers to a material obtained by firing and carbonizing a polymer material such as phenols and furans at an appropriate temperature.
Examples of elements that can be alloyed with lithium are Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, 1n, Si, Ge. , Sn, Pb, Sb, Bi. Among them, the element that can be alloyed with lithium is preferably silicon (Si) or tin (Sn).
Examples of element compound having lithium can be alloyed elements, ZnLiAl, AlSb, SiB 4, SiB 6, Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2, MoSi 2, CoSi 2, NiSi 2, CaSi 2, CrSi 2, Cu 5 Si , FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N4, Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2 ), SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO or LiSnO. An example of the elemental compound having an element capable of alloying with lithium is preferably a silicon compound or a tin compound. An example of the silicon compound is SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.5). As the tin compound, for example, a tin alloy (Cu-Sn alloy, Co-Sn alloy, or the like) can be used. Examples of the polymer material are polyacetylene and polypyrrole.
バインダの例は、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、スチレンブタジエンゴム等の合成ゴム、カルボキシメチルセルロース等である。バインダの量は、活物質100質量部に対して、1〜30質量部とすることができる。 Examples of binders are fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins, and styrene-butadiene rubber And synthetic rubbers such as carboxymethylcellulose. The amount of the binder can be 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material.
導電助剤の例は、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック(AB) 、ケッチェンブラック(登録商標) (KB) 、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF) 等の炭素系粒子である。これらは、単独で、または二種以上組み合わせて添加することができる。導電助剤の使用量については、特に限定されないが、例えば、100質量部の活物質に対して、1〜30質量部とすることができる。 Examples of the conductive aid are carbon-based particles such as carbon black, graphite, acetylene black (AB), ketjen black (registered trademark) (KB), and vapor grown carbon fiber (VGCF). These can be added alone or in combination of two or more. Although it does not specifically limit about the usage-amount of a conductive support agent, For example, it can be set as 1-30 mass parts with respect to 100 mass parts active material.
負極活物質層14は、負極活物質、導電助剤(必要であれば)、バインダ、及び、バインダ用の溶媒を混合したスラリーを準備し、負極金属箔12上に塗布し、その後溶媒を乾燥させることにより形成できる。溶媒の例は、N−メチルピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、ジオキサンである。
The negative electrode
(正極20)
正極20は、正極金属箔22と、この正極金属箔22の両面に形成された正極活物質層24とを有している。正極金属箔22の端には、正極活物質層24が形成されていないタブ部22aを有する。正極金属箔22は導電材料からなる。正極金属箔22の材料の例は、アルミニウムなどの金属である。
(Positive electrode 20)
The
正極活物質層24は、正極活物質、バインダを含み、必用に応じて導電助剤を含むことができる。バインダや導電助剤の例及び配合量は、負極10で記載したのと同様とすることができる。
The positive electrode
正極活物質は、リチウム二次電池用の正極活物質であれば特に限定されない。正極活物質の例は、リチウム化合物である。例えばリチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物などのリチウム金属複合酸化物などを用いることができる。また正極活物質として他の金属化合物あるいは高分子材料を用いることもできる。他の金属化合物としては、例えば酸化チタン、酸化バナジウムあるいは二酸化マンガンなどの酸化物、または硫化チタンあるいは硫化モリブデンなどの二硫化物が挙げられる。高分子材料としては例えばポリアニリンあるいはポリチオフェンなどの導電性高分子が挙げられる。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a positive electrode active material for a lithium secondary battery. An example of the positive electrode active material is a lithium compound. For example, lithium metal composite oxides such as lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, and lithium manganese composite oxide can be used. Other metal compounds or polymer materials can also be used as the positive electrode active material. Examples of other metal compounds include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide, or disulfides such as titanium sulfide and molybdenum sulfide. Examples of the polymer material include conductive polymers such as polyaniline and polythiophene.
特に正極活物質は、一般式:LiCopNiqMnrO2(p+q+r=1、0<p≦1、0≦q<1、0≦r<1)で表されるリチウム金属複合酸化物を含むことが好ましい。上記複合金属酸化物として、例えばLiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2、LiCoO2、LiNi0.8Co0.2O2、LiCoMnO2を用いることができる。
また、正極活物質は、一般式:LiCopNiqMnrDsO2(p+q+r+s=1、0<p≦1、0≦q<1、0≦r<1、0<s<1)で表されるリチウム金属複合酸化物を含むことも好ましい。Dは、Al,Mg,Ti,Sn,Zn,W,Zr,Mo,Fe,Naから成る群から選択される少なくとも1つの元素である。
In particular, the positive electrode active material is a lithium metal composite oxide represented by the general formula: LiCo p Ni q Mn r O 2 (p + q + r = 1, 0 <p ≦ 1, 0 ≦ q <1, 0 ≦ r <1). It is preferable to include. Examples of the composite metal oxide include LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.5 CO 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiCoO 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , and LiCoMnO 2 can be used.
The positive electrode active material has a general formula: LiCo p Ni q Mn r D S O 2 (p + q + r + s = 1, 0 <p ≦ 1, 0 ≦ q <1, 0 ≦ r <1, 0 <s <1) It is also preferable to contain the lithium metal complex oxide represented. D is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Sn, Zn, W, Zr, Mo, Fe, and Na.
正極活物質層24は、正極活物質、導電助剤(必要であれば)、バインダ、及び、バインダ用の溶媒を混合したスラリーを準備し、正極金属箔22上に塗布し、溶媒を乾燥させることにより形成できる。溶媒の例は、負極活物質層の製造と同様である。
The positive electrode
(セパレータ30)
セパレータ30は、正極20と負極10とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させる。セパレータ30の例は、ポリテトラフルオロエチレン(PEFE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、あるいはポリエチレン(PE)などの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミックス製の多孔質膜である。
(Separator 30)
The
セパレータ30の端部は、図1に示すように、正極活物質層24及び負極活物質層14の端面よりも外側に延びていることが好ましい。また、一対のセパレータ30が、負極10を取り囲むように袋を形成していても良い。セパレータ30の厚みは、10〜50μmとすることができる。
As shown in FIG. 1, the end portion of the
(電極保護層40)
電極保護層40は、負極10とセパレータ30との間、及び、正極20とセパレータとの間にそれぞれ設けられている。電極保護層40は、セラミクス粒子と、セラミクス粒子同士を結合するバインダとを有する、多孔質層である。セラミクスの例は、アルミナ、シリカ、チタニアである。セラミクス粒子の粒径は、0.2〜2.0μmとすることができる。バインダの種類は、負極で挙げたバインダと同じとすることができる。バインダの量は、セラミクス粒子100質量部に対して、例えば、1〜30質量部とすることができる。電極保護層40の厚みは、例えば、0.5〜30μmとすることができる。
(Electrode protective layer 40)
The electrode
電極保護層40は、予め負極10又は正極20に固定されていても良いし、セパレータ30に固定されていても良いし、正極20及び負極10に固定されずかつセパレータ30にも固定されていない態様でも良い。
The electrode
電極保護層40は、セラミック粒子、バインダ、及び、バインダ用の溶媒を混合したスラリーを準備し、正極20、負極10、セパレータ30、あるいは、他の基材等に塗布し、溶媒を乾燥させることにより形成できる。溶媒の例は、負極活物質層の製造と同様である。
The electrode
(容器70)
容器70は、電極組立体50、及び電解液(図示略)を収容する。容器70の材料や形態は特に限定されず、樹脂、金属などの公知の種々の物を使用できる。
(Container 70)
The
(電解液)
電解液は、電解質と、この電解質を溶解する溶媒とを含む。電解液は、負極活物質層14、セパレータ30、正極活物質層24内に含浸されている。
(Electrolyte)
The electrolytic solution includes an electrolyte and a solvent that dissolves the electrolyte. The electrolytic solution is impregnated in the negative electrode
電解質の例は、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2等のリチウム塩である。 Examples of the electrolyte are lithium salts such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 .
溶媒の例は、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類である。これらの溶媒を2種以上混合することもできる。環状エステル類の例は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマプチロラクトン、ガンマバレロラクトンである。鎖状エステル類の例は、メチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステルである。エーテル類の例は、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンである。 Examples of the solvent are cyclic esters, chain esters, and ethers. Two or more of these solvents can be mixed. Examples of cyclic esters are ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, gamma butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-gamma butyrolactone, acetyl-gamma ptyrolactone, gamma valerolactone. Examples of the chain esters are methyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetic acid alkyl ester. Examples of ethers are tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane.
電解液における電解質の濃度は、例えば、0.5〜1.7mol/Lとすることができる。電解液は、ゲル化剤を含んでいても良い。 The density | concentration of the electrolyte in electrolyte solution can be 0.5-1.7 mol / L, for example. The electrolytic solution may contain a gelling agent.
(リード)
リード7は各負極金属箔12のタブ部12aに接続されている。リード8は各正極金属箔22のタブ部22aに接続されている。リード7、8の端部は、容器70の外部に出ている。
(Lead)
The
(容器内のN−メチルピロリドンの濃度)
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池においては、容器70内におけるN−メチルピロリドンの全質量をA、容器70内における負極活物質の全質量をBとしたときに、50ppm≦A/B≦150ppmを満たす。75ppm≦A/Bであることができ、00ppm≦A/Bであることができる。また、A/B≦130ppmであることができる。
(Concentration of N-methylpyrrolidone in the container)
In the lithium ion secondary battery according to this embodiment, when the total mass of N-methylpyrrolidone in the
容器70内のN−メチルピロリドンは、負極活物質層14、正極活物質層24、及び/又は、電極保護層40の製造に用いるスラリー中の溶媒に由来する。大部分のN−メチルピロリドンはスラリーの乾燥時に除去されるが、一部が層中に残存し、完成したリチウムイオン二次電池100の容器内に含まれることになる。容器内のN−メチルピロリドンの濃度を十分に低くするにはN−メチルピロリドンを含むスラリーの乾燥温度を高くし、及び/又は、乾燥時間を長くすればよい。乾燥温度は、100℃以上が好ましく125℃以下が好ましい。乾燥時間は、2時間以上が好ましい。
The N-methylpyrrolidone in the
容器70内のN−メチルピロリドンの全質量量は、ガスクロマトフラフ質量分析計(GCMS)により測定できる。例えば、電解液中の濃度の測定時には電解液をそのままGCMSに供給すればよいし、負極、正極、電極保護層、及び、セパレータ等の固体物中の濃度の測定時には、これらをアセトンに浸しながら超音波を当てて残存するN−メチルピロリドンをアセトンに移行させた後、アセトンをGCMSに供給すればよい。
The total mass of N-methylpyrrolidone in the
(作用効果)
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池100によれば、N−メチルピロリドンを電極及び/又は電極保護層製造時の溶媒に用いた従来のリチウムイオン二次電池に比して、高速充放電特性に優れる。その理由は明らかではないが、例えば、残存N−メチルピロリドン量が少ないために、N−メチルピロリドンに起因して負極表面に形成される膜が少なくなることが考えられる。
(Function and effect)
According to the lithium ion
本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様を取ることが出来る。
例えば、上記実施形態では、負極10とセパレータ30との間、及び、負極10とセパレータ30との間の両方に、電極保護層40が設けられているが、いずれか一方の間にのみ電極保護層40が設けられていても実施可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the above embodiment, the
(実施例1)
(負極の製造)
黒鉛粉(負極活物質:粒径D50:20μm)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)を、それぞれ、98:1:1の質量比で混合し、さらに、溶媒(イオン交換水)を加えてスラリーを得た。このスラリーを、銅箔の片面に成膜し、溶媒をホットプレートにより80℃で15分乾燥させ、プレスし、さらに、120℃で3時間加熱した。
Example 1
(Manufacture of negative electrode)
Graphite powder (negative electrode active material: particle size D50: 20 μm), styrene butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) were mixed at a mass ratio of 98: 1: 1, respectively, and a solvent (ion exchange water) Was added to obtain a slurry. This slurry was formed on one side of a copper foil, the solvent was dried on a hot plate at 80 ° C. for 15 minutes, pressed, and further heated at 120 ° C. for 3 hours.
(正極の製造)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(粒径D50:10μm)、アセチレンブラック、及び、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を、94:3:3の質量比で混合し、さらに、溶媒(N−メチルピロリドン)を加えてスラリーを得た。このスラリーを、アルミニウム箔の片面に塗布し、溶媒をホットプレートにより80℃で30分乾燥させ、プレスし、さらに、120℃で3時間加熱した。
(Manufacture of positive electrode)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (particle diameter D50: 10 μm), acetylene black, and polyvinylidene fluoride (PVDF) were mixed at a mass ratio of 94: 3: 3, and the solvent (N-methylpyrrolidone) was added to obtain a slurry. This slurry was applied to one side of an aluminum foil, the solvent was dried on a hot plate at 80 ° C. for 30 minutes, pressed, and further heated at 120 ° C. for 3 hours.
(電極保護層(厚み5μm)の形成)
アルミナ粒子(D50:0.5μm)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)をそれぞれ96:4の質量比で混合し、さらに、溶媒(N−メチルピロリドン)を加えてスラリーを得た。このスラリーを、正極及び負極の両面に成膜し、溶媒をホットプレートにより80℃で15分乾燥させ、プレスし、さらに、120℃で3時間加熱し、正極及び負極の両面に電極保護層を設けた。
(Formation of electrode protective layer (thickness 5 μm))
Alumina particles (D50: 0.5 μm) and polyvinylidene fluoride (PVDF) were mixed at a mass ratio of 96: 4, respectively, and a solvent (N-methylpyrrolidone) was added to obtain a slurry. This slurry is formed on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode, and the solvent is dried on a hot plate at 80 ° C. for 15 minutes, pressed, and further heated at 120 ° C. for 3 hours to form an electrode protective layer on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode Provided.
(電池の製造)
ポリエチレン多孔質シートを、正極及び負極の間に挟んで、積層体を得た。この積層体を、アルミニウム箔の両面を樹脂でラミネートしたケース内に収容し、さらに、ケース内に電解液を供給し、その後、ケースをシールし、複数のリチウムイオン二次電池を得た。電解液は、溶媒と電解質(1mol/dm3のLiPF6)とを含み、溶媒は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、フルオロエチレンカーボネートを、質量比において30:30:40で含んでいた。また、各電池中の負極活物質の全質量Bは84.9mgであった。
(Manufacture of batteries)
A polyethylene porous sheet was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to obtain a laminate. This laminated body was accommodated in a case in which both surfaces of an aluminum foil were laminated with a resin. Further, an electrolyte solution was supplied into the case, and then the case was sealed to obtain a plurality of lithium ion secondary batteries. The electrolytic solution contained a solvent and an electrolyte (1 mol / dm 3 LiPF 6 ), and the solvent contained ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, and fluoroethylene carbonate at a mass ratio of 30:30:40. . Moreover, the total mass B of the negative electrode active material in each battery was 84.9 mg.
(実施例2)
正極、負極、及び、電極保護層のプレス後の乾燥条件を、120℃及び6時間とする以外は実施例1と同様にした。また、各電池中の負極活物質の全質量Bは、84.1mgであった。
(Example 2)
The drying conditions after pressing the positive electrode, the negative electrode, and the electrode protective layer were the same as in Example 1 except that the drying conditions were 120 ° C. and 6 hours. Moreover, the total mass B of the negative electrode active material in each battery was 84.1 mg.
(比較例1)
正極、負極、及び、電極保護層のプレス後の乾燥条件を、100℃及び3時間とする以外は実施例1と同様にした。また、各電池中の負極活物質の全質量Bは、84.4mgであった。
(Comparative Example 1)
The drying conditions after pressing the positive electrode, the negative electrode, and the electrode protective layer were the same as in Example 1 except that the drying conditions were 100 ° C. and 3 hours. Moreover, the total mass B of the negative electrode active material in each battery was 84.4 mg.
(容器内のN−メチルピロリドンの濃度)
各実施例及び比較例の電池の容器内のN−メチルピロリドンの質量Aを、GCMSにて測定した。実施例1、2、比較例1の順に、A/Bは、95ppm、131ppm、403ppmであった。
(Concentration of N-methylpyrrolidone in the container)
The mass A of N-methylpyrrolidone in the battery container of each example and comparative example was measured by GCMS. In the order of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, A / B was 95 ppm, 131 ppm, and 403 ppm.
(高速充放電特性の評価)
充電状態(State Of Charge:SOC)が10%の各電池に対して、25℃で2秒間に放電できる単位負極活物質質量あたりの電力を測定した。得られた電力を、A/Bに対してプロットした結果を図2に示す。
充電状態(SOC)が80%の各電池に対して、25℃で2秒間に充電できる単位負極活物質質量あたりの電力を測定した。得られた電力を、A/Bに対してプロットした結果を図3に示す。
(Evaluation of high-speed charge / discharge characteristics)
The electric power per unit negative electrode active material mass that can be discharged at 25 ° C. for 2 seconds was measured for each battery having a state of charge (SOC) of 10%. The results of plotting the obtained power against A / B are shown in FIG.
For each battery having a state of charge (SOC) of 80%, the power per unit negative electrode active material mass that can be charged at 25 ° C. for 2 seconds was measured. The results of plotting the obtained power against A / B are shown in FIG.
50ppm≦A/B≦150ppmを満たす実施例では、急速充放電特性が優れていることが確認された。 In the example satisfying 50 ppm ≦ A / B ≦ 150 ppm, it was confirmed that the rapid charge / discharge characteristics were excellent.
10…負極、20…正極、30…セパレータ、40…電極保護層、70…容器、100…リチウムイオン二次電池。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Negative electrode, 20 ... Positive electrode, 30 ... Separator, 40 ... Electrode protective layer, 70 ... Container, 100 ... Lithium ion secondary battery.
Claims (2)
負極活物質を有する負極、
前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータ、
前記正極及び/又は前記負極と、前記セパレータとの間に配置された電極保護層、
電解液、及び、
前記正極、前記負極、前記セパレータ、前記電極保護層、及び前記電解液を収容する容器を備え、
前記容器内におけるN−メチルピロリドンの全質量をA、前記容器内における前記負極活物質の全質量をBとしたときに、50ppm≦A/B≦150ppmを満たす、リチウムイオン二次電池。 A positive electrode having a positive electrode active material,
A negative electrode having a negative electrode active material,
A separator disposed between the positive electrode and the negative electrode;
An electrode protective layer disposed between the positive electrode and / or the negative electrode and the separator;
Electrolyte, and
A container containing the positive electrode, the negative electrode, the separator, the electrode protective layer, and the electrolyte;
A lithium ion secondary battery satisfying 50 ppm ≦ A / B ≦ 150 ppm, where A is the total mass of N-methylpyrrolidone in the container and B is the total mass of the negative electrode active material in the container.
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---|---|---|---|---|
JP2018041675A (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社豊田自動織機 | Lithium ion secondary battery |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09237623A (en) * | 1996-02-28 | 1997-09-09 | Ricoh Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPH10334888A (en) * | 1997-05-29 | 1998-12-18 | Ricoh Co Ltd | Negative electrode for use in nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode |
JP2002252038A (en) * | 2001-02-22 | 2002-09-06 | Sony Corp | Non-aqueous electrolytic solution battery and its manufacturing method |
JP2005166331A (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Manufacturing method of lithium ion secondary battery |
JP2006269321A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Winding type non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2007035770A (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Tdk Corp | Manufacturing method of electrode for electrochemical element and manufacturing method of electrochemical element |
JP2008091192A (en) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing method of polar plate for lithium secondary battery, polar plate for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary battery |
JP2012190552A (en) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | Manufacturing method of lithium ion secondary battery |
JP2013065409A (en) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Toyota Motor Corp | Lithium secondary battery |
JP2013254698A (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Toyota Industries Corp | Method for producing electrode for secondary battery, and nonaqueous secondary battery |
-
2013
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2014
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09237623A (en) * | 1996-02-28 | 1997-09-09 | Ricoh Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPH10334888A (en) * | 1997-05-29 | 1998-12-18 | Ricoh Co Ltd | Negative electrode for use in nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode |
JP2002252038A (en) * | 2001-02-22 | 2002-09-06 | Sony Corp | Non-aqueous electrolytic solution battery and its manufacturing method |
JP2005166331A (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Manufacturing method of lithium ion secondary battery |
JP2006269321A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Winding type non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2007035770A (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Tdk Corp | Manufacturing method of electrode for electrochemical element and manufacturing method of electrochemical element |
JP2008091192A (en) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing method of polar plate for lithium secondary battery, polar plate for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary battery |
JP2012190552A (en) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | Manufacturing method of lithium ion secondary battery |
JP2013065409A (en) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Toyota Motor Corp | Lithium secondary battery |
JP2013254698A (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Toyota Industries Corp | Method for producing electrode for secondary battery, and nonaqueous secondary battery |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018041675A (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社豊田自動織機 | Lithium ion secondary battery |
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